Obiekty o których porozmawiamy w artykule zostały odkryte przez przypadek, chociaż naukowcy Landau L.D. i Oppenheimer R. przewidzieli ich istnienie już w 1930 roku. Mówimy o gwiazdach neutronowych. Charakterystyka i cechy tych kosmicznych luminarzy zostaną omówione w artykule.
Neutron i gwiazda o tej samej nazwie
Po przepowiedniach z lat 30. XX wieku o istnieniu gwiazd neutronowych i po odkryciu neutronu (1932), Baade V. wraz ze Zwickym F. w 1933 roku na kongresie fizyków w Ameryce ogłosili możliwość powstania obiektu zwanego gwiazdą neutronową. To kosmiczne ciało, które pojawia się podczas eksplozji supernowej.
Wszelkie obliczenia miały jednak charakter wyłącznie teoretyczny, gdyż udowodnienie takiej teorii w praktyce nie było możliwe ze względu na brak odpowiedniego sprzętu astronomicznego i zbyt mały rozmiar gwiazdy neutronowej. Ale w 1960 roku zaczęła się rozwijać astronomia rentgenowska. Następnie, zupełnie nieoczekiwanie, dzięki obserwacjom radiowym odkryto gwiazdy neutronowe.
Otwarcie
Rok 1967 był znaczący w tym obszarze. Bell D., jako absolwent Huish E., był w stanie odkryć kosmiczny obiekt – gwiazdę neutronową. Jest to ciało emitujące stałe promieniowanie impulsów fal radiowych. Zjawisko to porównano do kosmicznej latarni radiowej ze względu na wąską kierunkowość wiązki radiowej, która pochodziła z bardzo szybko wirującego obiektu. Faktem jest, że żadna inna standardowa gwiazda nie byłaby w stanie utrzymać swojej integralności przy tak dużej prędkości obrotowej. Są do tego zdolne tylko gwiazdy neutronowe, wśród których pierwszym odkrytym był pulsar PSR B1919+21.
Los masywnych gwiazd jest zupełnie inny niż małych. W takich oprawach przychodzi moment, w którym ciśnienie gazu nie równoważy już sił grawitacyjnych. Takie procesy prowadzą do tego, że gwiazda zaczyna się kurczyć (zapadać) bez ograniczeń. Przy masie gwiazdy 1,5-2 razy większej od Słońca zapadnięcie się będzie nieuniknione. Podczas procesu kompresji gaz wewnątrz jądra gwiazdy nagrzewa się. Na początku wszystko dzieje się bardzo powoli.
Zawalić się
Osiągając określoną temperaturę, proton może zamienić się w neutrina, które natychmiast opuszczają gwiazdę, zabierając ze sobą energię. Załamanie będzie się nasilać, aż wszystkie protony zamienią się w neutrina. W ten sposób powstaje pulsar, czyli gwiazda neutronowa. To jest zapadający się rdzeń.
Podczas formowania się pulsara zewnętrzna powłoka otrzymuje energię kompresji, która będzie wówczas osiągać prędkość ponad tysiąca km/s. wyrzucony w przestrzeń. Tworzy to falę uderzeniową, która może doprowadzić do powstania nowych gwiazd. Ten będzie miliardy razy większy od oryginału. Po tym procesie przez okres od tygodnia do miesiąca gwiazda emituje światło w ilościach przekraczających całą galaktykę. Takie ciało niebieskie nazywane jest supernową. Jego eksplozja prowadzi do powstania mgławicy. W centrum mgławicy znajduje się pulsar, czyli gwiazda neutronowa. To tak zwany potomek gwiazdy, która eksplodowała.
Wyobrażanie sobie
W głębinach kosmosu mają miejsce niesamowite wydarzenia, wśród których jest zderzenie gwiazd. Dzięki wyrafinowanemu modelowi matematycznemu naukowcy z NASA byli w stanie zwizualizować zamieszanie ogromnych ilości energii i związaną z nim degenerację materii. Na oczach obserwatorów rozgrywa się niezwykle przejmujący obraz kosmicznego kataklizmu. Prawdopodobieństwo, że dojdzie do zderzenia gwiazd neutronowych jest bardzo duże. Spotkanie dwóch takich luminarzy w kosmosie rozpoczyna się od ich splątania w polach grawitacyjnych. Posiadając ogromną masę, wymieniają się, że tak powiem, uściskami. Po zderzeniu następuje potężna eksplozja, której towarzyszy niezwykle silne uwolnienie promieniowania gamma.
Jeśli osobno rozważymy gwiazdę neutronową, to jest to pozostałość po eksplozji supernowej, w której koło życia kończy się. Masa umierającej gwiazdy jest 8–30 razy większa niż masa Słońca. Wszechświat jest często oświetlany przez eksplozje supernowych. Prawdopodobieństwo znalezienia we wszechświecie gwiazd neutronowych jest dość wysokie.
Spotkanie
Co ciekawe, gdy spotykają się dwie gwiazdy, nie można jednoznacznie przewidzieć rozwoju wydarzeń. Jedna z opcji opisuje model matematyczny, zaproponowany przez naukowców NASA z Centrum Lotów Kosmicznych. Proces rozpoczyna się od dwóch gwiazd neutronowych znajdujących się w przestrzeni kosmicznej w odległości około 18 km od siebie. Według standardów kosmicznych gwiazdy neutronowe o masie 1,5-1,7 masy Słońca są uważane za małe obiekty. Ich średnica waha się w granicach 20 km. Z powodu tej rozbieżności między objętością a masą gwiazda neutronowa ma najsilniejszą grawitację i pole magnetyczne. Wyobraź sobie: łyżeczka materii z gwiazdy neutronowej waży tyle, co cały Mount Everest!
Zwyrodnienie
Niewiarygodnie wysokie fale grawitacyjne otaczającej ją gwiazdy neutronowej powodują, że materia nie może istnieć w postaci pojedynczych atomów, które zaczynają się zapadać. Sama materia przekształca się w zdegenerowaną materię neutronową, w której struktura samych neutronów nie pozwoli gwieździe przejść do osobliwości, a następnie do czarnej dziury. Jeśli masa zdegenerowanej materii zacznie rosnąć w wyniku jej dodania, wówczas siły grawitacyjne będą w stanie pokonać opór neutronów. Wtedy nic nie zapobiegnie zniszczeniu struktury powstałej w wyniku zderzenia obiektów gwiazd neutronowych.
Model matematyczny
Badając te ciała niebieskie, naukowcy doszli do wniosku, że gęstość gwiazdy neutronowej jest porównywalna z gęstością materii w jądrze atomu. Jego wskaźniki wahają się od 1015 kg/m3 do 1018 kg/m3. Zatem niezależne istnienie elektronów i protonów jest niemożliwe. Materia gwiazdy składa się praktycznie wyłącznie z neutronów.
Stworzony model matematyczny pokazuje, jak potężne są okresowe oddziaływania grawitacyjne powstające pomiędzy dwiema gwiazdami neutronowymi cienka skorupa dwie gwiazdy i są rzucane w otaczającą je przestrzeń, wielka ilość promieniowanie (energia i materia). Proces zbliżenia następuje bardzo szybko, dosłownie w ułamku sekundy. W wyniku zderzenia powstaje toroidalny pierścień materii z nowonarodzoną czarną dziurą w środku.
Ważny
Modelowanie takich wydarzeń jest ważne. Dzięki nim naukowcom udało się zrozumieć, jak powstają gwiazdy neutronowe i czarna dziura, co dzieje się podczas zderzeń gwiazd, jak powstają i umierają supernowe oraz wiele innych procesów zachodzących w przestrzeni kosmicznej. Wszystkie te zdarzenia są źródłem najpoważniejszych pierwiastki chemiczne we Wszechświecie, cięższy nawet od żelaza, nie dający się uformować w żaden inny sposób. To mówi wiele znaczenie gwiazd neutronowych w całym Wszechświecie.
Obrót obiektu niebieskiego o ogromnej objętości wokół własnej osi jest niesamowity. Proces ten powoduje zapadnięcie się gwiazdy, ale jednocześnie masa gwiazdy neutronowej pozostaje praktycznie taka sama. Jeśli wyobrazimy sobie, że gwiazda będzie się nadal kurczyć, to zgodnie z prawem zachowania momentu pędu prędkość kątowa obrotu gwiazdy wzrośnie do niewiarygodnych wartości. Jeśli gwiazda potrzebowała około 10 dni na pełny obrót, to w rezultacie wykona ten sam obrót w 10 milisekund! To niesamowite procesy!
Rozwój upadku
Naukowcy badają takie procesy. Być może będziemy świadkami nowych odkryć, które wciąż wydają nam się fantastyczne! Co jednak może się stać, jeśli wyobrazimy sobie dalszy rozwój załamania? Aby łatwiej to sobie wyobrazić, weźmy dla porównania parę gwiazda neutronowa/Ziemia i ich promienie grawitacyjne. Zatem przy ciągłej kompresji gwiazda może osiągnąć stan, w którym neutrony zaczynają zamieniać się w hiperony. Promień ciało niebieskie stanie się tak mała, że przed nami będzie bryła ciała superplanetarnego o masie i polu grawitacyjnym gwiazdy. Można to porównać do sytuacji, gdyby Ziemia stała się wielkości piłki do ping-ponga, a promień grawitacyjny naszego źródła światła, Słońca, byłby równy 1 km.
Jeśli wyobrazimy sobie, że mała bryła materii gwiezdnej przyciąga przyciąganie ogromnej gwiazdy, wówczas jest w stanie utrzymać w pobliżu cały układ planetarny. Ale gęstość takiego ciała niebieskiego jest zbyt duża. Promienie światła stopniowo przestają się przez nią przebijać, ciało zdaje się gasnąć, przestaje być widoczne dla oka. Jedynie pole grawitacyjne się nie zmienia, co ostrzega, że jest tu dziura grawitacyjna.
Odkrycia i obserwacje
Po raz pierwszy zarejestrowano połączenie gwiazd neutronowych całkiem niedawno: 17 sierpnia. Dwa lata temu wykryto połączenie czarnych dziur. To jest tak ważne wydarzenie w dziedzinie astrofizyki obserwacje te prowadziło jednocześnie 70 obserwatoriów kosmicznych. Naukowcom udało się zweryfikować słuszność hipotez dotyczących rozbłysków gamma; udało im się zaobserwować syntezę ciężkich pierwiastków opisaną wcześniej przez teoretyków.
Ta szeroko zakrojona obserwacja rozbłysku gamma, fal grawitacyjnych i światła widzialnego umożliwiła określenie obszaru nieba, w którym miało miejsce znaczące wydarzenie, oraz galaktyki, w której znajdowały się te gwiazdy. To jest NGC 4993.
Oczywiście astronomowie obserwują krótkie obiekty od dłuższego czasu, jednak do tej pory nie byli w stanie z całą pewnością stwierdzić ich pochodzenia. Za główną teorią kryła się wersja połączenia gwiazd neutronowych. Teraz zostało to potwierdzone.
Aby opisać gwiazdę neutronową za pomocą matematyki, naukowcy odwołują się do równania stanu, które wiąże gęstość z ciśnieniem materii. Istnieje jednak wiele takich opcji, a naukowcy po prostu nie wiedzą, która z istniejących będzie poprawna. Mamy nadzieję, że obserwacje grawitacyjne pomogą rozwiązać ten problem. NA ten moment sygnał nie dał jednoznacznej odpowiedzi, ale już pozwala oszacować kształt gwiazdy, który zależy od przyciągania grawitacyjnego do drugiego ciała (gwiazdy).
GWIAZDA NEUTRONOWA
gwiazda zbudowana głównie z neutronów. Neutron to neutralna cząstka subatomowa, jeden z głównych składników materii. Hipotezę o istnieniu gwiazd neutronowych wysunęli astronomowie W. Baade i F. Zwicky zaraz po odkryciu neutronu w 1932 r. Hipotezę tę potwierdzono jednak obserwacjami dopiero po odkryciu pulsarów w 1967 r.
Zobacz też PULSAR. Gwiazdy neutronowe powstają w wyniku zapadania się grawitacyjnego normalnych gwiazd o masach kilkukrotnie większych od Słońca. Gęstość gwiazdy neutronowej jest zbliżona do gęstości jądro atomowe, tj. 100 milionów razy większa niż gęstość zwykłej materii. Dlatego przy swojej ogromnej masie gwiazda neutronowa ma promień zaledwie ok. 10 km. Ze względu na mały promień gwiazdy neutronowej siła grawitacji na jej powierzchni jest niezwykle duża: około 100 miliardów razy większa niż na Ziemi. Gwiazdę tę chroni przed zapadnięciem się „ciśnienie degeneracyjne” gęstej materii neutronowej, które nie zależy od jej temperatury. Jeśli jednak masa gwiazdy neutronowej stanie się większa niż około 2 masy słonecznej, wówczas siła grawitacji przekroczy to ciśnienie i gwiazda nie będzie w stanie wytrzymać zapadnięcia się.
Zobacz też Zapadnięcie się grawitacyjne. Gwiazdy neutronowe mają bardzo silne pole magnetyczne, sięgające na powierzchni 10 12-10 13 G (dla porównania: Ziemia ma około 1 G). Z gwiazdami neutronowymi powiązane są dwa różne typy ciał niebieskich.
Pulsary (pulsary radiowe). Obiekty te emitują impulsy fal radiowych ściśle regularnie. Mechanizm promieniowania nie jest do końca jasny, uważa się jednak, że wirująca gwiazda neutronowa emituje wiązkę radiową w kierunku związanym z jej polem magnetycznym, którego oś symetrii nie pokrywa się z osią obrotu gwiazdy. Dlatego obrót powoduje obrót wiązki radiowej, która okresowo jest skierowana w stronę Ziemi.
Rentgen podwaja się. Pulsujące źródła promieniowania rentgenowskiego są również powiązane z gwiazdami neutronowymi, które są częścią układu podwójnego z masywną normalną gwiazdą. W takich układach gaz z powierzchni normalnej gwiazdy spada na gwiazdę neutronową, przyspieszając do ogromnej prędkości. Uderzając w powierzchnię gwiazdy neutronowej, gaz uwalnia 10-30% swojej energii spoczynkowej, podczas gdy podczas reakcji jądrowych liczba ta nie osiąga 1%. Podgrzany do wysoka temperatura Powierzchnia gwiazdy neutronowej staje się źródłem promieniowania rentgenowskiego. Jednak spadek gazu nie następuje równomiernie na całej powierzchni: silne pole magnetyczne gwiazdy neutronowej wychwytuje opadający zjonizowany gaz i kieruje go do biegunów magnetycznych, gdzie opada on niczym w lejek. Dlatego tylko obszary polarne stają się bardzo gorące, a na obracającej się gwieździe stają się źródłami impulsów rentgenowskich. Impulsy radiowe takiej gwiazdy nie są już odbierane, ponieważ fale radiowe są pochłaniane przez otaczający ją gaz.
Mieszanina. Gęstość gwiazdy neutronowej rośnie wraz z głębokością. Pod warstwą atmosfery o grubości zaledwie kilku centymetrów znajduje się powłoka z ciekłego metalu o grubości kilku metrów, a poniżej niej znajduje się skorupa lita o grubości kilometra. Substancja kory przypomina zwykły metal, ale jest znacznie gęstsza. W zewnętrznej części kory znajduje się głównie żelazo; Wraz z głębokością wzrasta udział neutronów w jego składzie. Tam, gdzie gęstość osiąga ok. 4*10 11 g/cm3 udział neutronów wzrasta tak bardzo, że część z nich nie stanowi już części jąder, lecz tworzy ośrodek ciągły. Tam substancja przypomina „morze” neutronów i elektronów, w którym przeplatają się jądra atomów. A przy gęstości ok. 2*10 14 g/cm3 (gęstość jądra atomowego), poszczególne jądra całkowicie zanikają, a pozostaje ciągła „ciecz” neutronowa z domieszką protonów i elektronów. Jest prawdopodobne, że neutrony i protony zachowują się jak nadciekła ciecz, podobnie jak ciekły hel i metale nadprzewodzące w ziemskich laboratoriach.
Przy jeszcze większych gęstościach, najbardziej niezwykłe kształty Substancje. Być może neutrony i protony rozpadają się na jeszcze mniejsze cząstki - kwarki; Możliwe jest również, że rodzi się wiele pi-mezonów, które tworzą tzw. kondensat pionu.
Zobacz też
CZĄSTECZKI ELEMENTARNE;
NADPRZEWODNICTWO;
NADPŁYNNOŚĆ.
LITERATURA
Dyson F., Ter Haar D. Gwiazdy i pulsary neutronowe. M., 1973 Lipunov V.M. Astrofizyka gwiazd neutronowych. M., 1987
Encyklopedia Colliera. - Społeczeństwo otwarte. 2000 .
Zobacz, czym jest „GWIAZDA NEUTRONOWA” w innych słownikach:
GWIAZDA NEUTRONOWA, bardzo mała gwiazda o dużej gęstości, składająca się z NEUTRONÓW. Jest ostatni etap ewolucja wielu gwiazd. Gwiazdy neutronowe powstają, gdy masywna gwiazda rozbłyska jako Gwiazda SUPERNOVA, eksplodując ich... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
Gwiazda, której materia według koncepcji teoretycznych składa się głównie z neutronów. Neutronizacja materii wiąże się z zapadaniem się grawitacyjnym gwiazdy po wyczerpaniu się paliwa jądrowego. Średnia gęstość gwiazd neutronowych wynosi 2,1017 ... Wielki słownik encyklopedyczny
Struktura gwiazdy neutronowej. Gwiazda neutronowa to obiekt astronomiczny będący jednym z produktów końcowych… Wikipedia
Gwiazda, której materia według koncepcji teoretycznych składa się głównie z neutronów. Średnia gęstość takiej gwiazdy to gwiazda neutronowa 2,1017 kg/m3, średni promień wynosi 20 km. Wykrywany przez pulsacyjną emisję radiową, patrz Pulsary... Słownik astronomiczny
Gwiazda, której materia według koncepcji teoretycznych składa się głównie z neutronów. Neutronizacja materii wiąże się z zapadaniem się grawitacyjnym gwiazdy po wyczerpaniu się paliwa jądrowego. Średnia gęstość gwiazdy neutronowej... ... słownik encyklopedyczny
Gwiazda równowagi hydrostatycznej, z której składa się głównie rój. z neutronów. Powstaje w wyniku przemiany protonów w neutrony pod wpływem sił grawitacyjnych. zapadnięcie się na końcowych etapach ewolucji dość masywnych gwiazd (o masie kilkukrotnie większej niż... ... Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny
Gwiazda neutronowa- jeden z etapów ewolucji gwiazd, gdy w wyniku zapadnięcia grawitacyjnego zostaje ona skompresowana do tak małych rozmiarów (promień kuli wynosi 10-20 km), że elektrony wtłaczane są w jądra atomów i neutralizują ich ładunek, cała materia gwiazdy staje się... ... Początki nowożytnych nauk przyrodniczych
Gwiazda neutronowa Culvera. Odkryli ją astronomowie z Pennsylvania State University w USA i kanadyjskiego McGill University w gwiazdozbiorze Małej Niedźwiedzicy. Gwiazda ma niezwykłą charakterystykę i nie przypomina żadnej innej... ...Wikipedii
- (angielski uciekająca gwiazda) gwiazda poruszająca się z nienormalnie dużą prędkością w stosunku do otaczającego ośrodka międzygwiazdowego. Właściwy ruch takiej gwiazdy jest często dokładnie wskazany w odniesieniu do stowarzyszenia gwiazd, którego członkiem jest... ...Wikipedia
Następuje po wybuchu supernowej.
To zmierzch życia gwiazdy. Jego grawitacja jest tak silna, że wyrzuca elektrony z orbit atomów, zamieniając je w neutrony.
Kiedy traci wsparcie Ciśnienie wewnętrzne, zapada się, a to prowadzi do eksplozja supernowej.
Pozostałości tego ciała stają się Gwiazdą Neutronową o masie 1,4 masy Słońca i promieniu prawie równym promieniowi Manhattanu w Stanach Zjednoczonych.
Masa kawałka cukru o gęstości gwiazdy neutronowej wynosi...
Jeśli na przykład weźmiesz kawałek cukru o objętości 1 cm3 i wyobrazisz sobie, że jest zrobiony materia gwiazdy neutronowej, wówczas jego masa wyniosłaby około miliarda ton. Odpowiada to masie około 8 tysięcy lotniskowców. Mały przedmiot z niesamowita gęstość!
Nowo narodzona gwiazda neutronowa może pochwalić się dużą szybkością rotacji. Kiedy masywna gwiazda zamienia się w gwiazdę neutronową, zmienia się jej prędkość obrotowa.
Obracająca się gwiazda neutronowa jest naturalnym generatorem elektrycznym. Jego obrót wytwarza potężne pole magnetyczne. Ta ogromna siła magnetyzmu wychwytuje elektrony i inne cząstki atomów i wysyła je w głąb Wszechświata z ogromną prędkością. Cząstki poruszające się z dużą prędkością mają tendencję do emitowania promieniowania. Migotanie, które obserwujemy w gwiazdach pulsarowych, to promieniowanie tych cząstek.Zauważamy go jednak dopiero wtedy, gdy jego promieniowanie jest skierowane w naszą stronę.
Wirująca gwiazda neutronowa to Pulsar, egzotyczny obiekt powstały w wyniku eksplozji supernowej. To zachód słońca w jej życiu.
Gęstość gwiazd neutronowych rozkłada się inaczej. Mają niezwykle gęstą korę. Ale siły wewnątrz gwiazdy neutronowej mogą przebić skorupę. A kiedy to nastąpi, gwiazda dostosowuje swoją pozycję, co prowadzi do zmiany jej rotacji. Nazywa się to: kora jest popękana. Na gwieździe neutronowej następuje eksplozja.
Artykuły
>Pulsar (różowy) można zobaczyć w centrum galaktyki M82.
Badać pulsary i gwiazdy neutronowe Wszechświat: opis i charakterystyka ze zdjęciami i filmami, struktura, rotacja, gęstość, skład, masa, temperatura, wyszukiwanie.
Pulsary
Pulsary to kuliste, zwarte obiekty, których wymiary nie wykraczają poza granicę duże miasto. Zaskakujące jest to, że przy takiej objętości przekraczają masę Słońca pod względem masy. Wykorzystuje się je do badania ekstremalnych stanów materii, wykrywania planet poza naszym układem i pomiaru odległości kosmicznych. Ponadto pomogli znaleźć fale grawitacyjne wskazujące zdarzenia energetyczne, takie jak zderzenia supermasywne. Po raz pierwszy odkryto w 1967 r.
Co to jest pulsar?
Jeśli szukasz pulsara na niebie, wydaje się, że jest to zwykła migocząca gwiazda poruszająca się w określonym rytmie. W rzeczywistości ich światło nie migocze ani nie pulsuje i nie wyglądają jak gwiazdy.
Pulsar wytwarza dwie trwałe, wąskie wiązki światła w przeciwnych kierunkach. Efekt migotania powstaje, ponieważ się obracają (zasada światła ostrzegawczego). W tym momencie wiązka uderza w Ziemię, a następnie obraca się ponownie. Dlaczego to się dzieje? Faktem jest, że wiązka światła pulsara zwykle nie jest zgodna z jego osią obrotu.
Jeśli mruganie jest generowane przez obrót, wówczas prędkość impulsów odzwierciedla prędkość, z jaką wiruje pulsar. W sumie odkryto 2000 pulsarów, z których większość obraca się raz na sekundę. Ale istnieje około 200 obiektów, którym udaje się wykonać sto obrotów w tym samym czasie. Najszybsze nazywane są milisekundowymi, ponieważ ich liczba obrotów na sekundę wynosi 700.
Pulsarów nie można uważać za gwiazdy, a przynajmniej nie za „żywe”. Są to raczej gwiazdy neutronowe, powstałe po tym, jak masywnej gwieździe skończyło się paliwo i zapadła się. W rezultacie powstaje silna eksplozja - supernowa, a pozostały gęsty materiał przekształca się w gwiazdę neutronową.
Średnica pulsarów we Wszechświecie sięga 20-24 km, a ich masa jest dwukrotnie większa od masy Słońca. Aby dać ci wyobrażenie, kawałek takiego obiektu wielkości kostki cukru będzie ważył 1 miliard ton. Oznacza to, że coś tak ciężkiego jak Everest mieści się w Twojej dłoni! To prawda, że istnieje jeszcze gęstszy obiekt - czarna dziura. Najbardziej masywna osiąga 2,04 masy Słońca.
Pulsary mają silne pole magnetyczne, które jest od 100 milionów do 1 biliarda razy silniejsze niż ziemskie. Aby gwiazda neutronowa zaczęła emitować światło jak pulsar, musi mieć odpowiedni stosunek natężenia pola magnetycznego i prędkości obrotowej. Zdarza się, że wiązka fal radiowych może nie przejść przez pole widzenia naziemnego teleskopu i pozostać niewidoczna.
Pulsary radiowe
Astrofizyk Anton Biryukov o fizyce gwiazd neutronowych, spowalnianiu rotacji i odkryciu fal grawitacyjnych:
Dlaczego pulsary się obracają?
Powolność pulsara to jeden obrót na sekundę. Najszybsze przyspieszają do setek obrotów na sekundę i nazywane są milisekundami. Proces rotacji zachodzi, ponieważ gwiazdy, z których powstały, również się obracały. Aby jednak osiągnąć taką prędkość, potrzebne jest dodatkowe źródło.
Naukowcy uważają, że pulsary milisekundowe powstały w wyniku kradzieży energii od sąsiada. Możesz zauważyć obecność obcej substancji, która zwiększa prędkość obrotową. A to nie jest dobre dla rannego towarzysza, który pewnego dnia może zostać całkowicie pochłonięty przez pulsar. Takie systemy nazywane są czarnymi wdowami (od niebezpieczny wygląd pająk).
Pulsary są w stanie emitować światło o różnych długościach fal (od radiowych po promienie gamma). Ale jak oni to robią? Naukowcy nie mogą jeszcze znaleźć dokładnej odpowiedzi. Uważa się, że za każdą długość fali odpowiada odrębny mechanizm. Wiązki przypominające latarnie składają się z fal radiowych. Są jasne i wąskie i przypominają światło spójne, w którym cząsteczki tworzą skupioną wiązkę.
Im szybszy obrót, tym słabsze pole magnetyczne. Ale prędkość obrotowa jest wystarczająca, aby emitowały promienie równie jasne jak te wolne.
Podczas obrotu pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne, które może wprowadzić naładowane cząstki w stan mobilny (prąd elektryczny). Obszar nad powierzchnią, w którym dominuje pole magnetyczne, nazywany jest magnetosferą. Tutaj naładowane cząstki są niesamowicie przyspieszane duże prędkości z powodu silnego pole elektryczne. Za każdym razem, gdy przyspieszają, emitują światło. Jest wyświetlany w zakresie optycznym i rentgenowskim.
A co z promieniami gamma? Badania sugerują, że ich źródła należy szukać gdzie indziej w pobliżu pulsara. I będą przypominać wachlarz.
Szukaj pulsarów
Główną metodą poszukiwania pulsarów w przestrzeni kosmicznej pozostają radioteleskopy. Są małe i słabe w porównaniu do innych obiektów, więc trzeba przeskanować całe niebo i stopniowo te obiekty przedostają się do obiektywu. Większość z nich odnaleziono dzięki Obserwatorium Parkes w Australii. Wiele nowych danych będzie dostępnych z anteny Square Kilometre Array Antenna (SKA) począwszy od 2018 roku.
W 2008 roku wystrzelono teleskop GLAST, który odkrył 2050 pulsarów emitujących promieniowanie gamma, z czego 93 miało pulsary milisekundowe. Ten teleskop jest niezwykle przydatny, ponieważ skanuje całe niebo, podczas gdy inne oświetlają tylko małe obszary wzdłuż samolotu.
Znalezienie różnych długości fal może być wyzwaniem. Faktem jest, że fale radiowe są niezwykle potężne, ale mogą po prostu nie wpaść w obiektyw teleskopu. Jednak promieniowanie gamma rozprzestrzenia się na większą część nieba, ale ma gorszą jasność.
Naukowcy wiedzą obecnie o istnieniu 2300 pulsarów odkrytych za pomocą fal radiowych i 160 za pomocą promieni gamma. Istnieje również 240 pulsarów milisekundowych, z których 60 wytwarza promienie gamma.
Korzystanie z pulsarów
Pulsary to nie tylko niesamowite obiekty kosmiczne, ale także przydatne narzędzia. Emitowane światło może wiele powiedzieć procesy wewnętrzne. Oznacza to, że badacze są w stanie zrozumieć fizykę gwiazd neutronowych. Te obiekty takie są wysokie ciśnienieże zachowanie materii różni się od zwykłego. Dziwną zawartość gwiazd neutronowych nazywa się „pastą nuklearną”.
Pulsary przynoszą wiele korzyści ze względu na precyzję ich impulsów. Naukowcy znają konkretne obiekty i postrzegają je jako kosmiczne zegary. Tak zaczęły pojawiać się spekulacje na temat obecności innych planet. W rzeczywistości pierwsza odkryta egzoplaneta krążyła wokół pulsara.
Nie zapominaj, że pulsary nadal się poruszają, gdy „migają”, co oznacza, że można ich używać do pomiaru odległości kosmicznych. Byli także zaangażowani w testowanie teorii względności Einsteina, podobnie jak momenty z grawitacją. Jednak regularność pulsacji może zostać zakłócona przez fale grawitacyjne. Zostało to zauważone w lutym 2016 r.
Cmentarze Pulsarów
Stopniowo wszystkie pulsary zwalniają. Promieniowanie jest zasilane przez pole magnetyczne wytwarzane przez obrót. W rezultacie traci również swoją moc i przestaje wysyłać promienie. Naukowcy narysowali specjalną linię, w której promienie gamma nadal można wykryć przed falami radiowymi. Gdy tylko pulsar spadnie poniżej, zostaje odpisany na cmentarzysku pulsarów.
Jeśli pulsar powstał z pozostałości supernowych, to ma ogromną rezerwę energii i duża prędkość obrót. Przykładami są młody obiekt PSR B0531+21. Może pozostać w tej fazie przez kilkaset tysięcy lat, po czym zacznie tracić prędkość. Pulsary w średnim wieku stanowią większość populacji i wytwarzają jedynie fale radiowe.
Pulsar może jednak przedłużyć swoje życie, jeśli w pobliżu znajduje się satelita. Następnie wyciągnie swój materiał i zwiększy prędkość obrotową. Takie zmiany mogą nastąpić w dowolnym momencie, dlatego pulsar jest zdolny do odrodzenia. Taki kontakt nazywany jest niskomasowym układem podwójnym rentgenowskim. Najstarsze pulsary są pulsarami milisekundowymi. Niektóre osiągają wiek miliardów lat.
Gwiazdy neutronowe
Gwiazdy neutronowe- raczej tajemnicze obiekty, przekraczające masę Słońca 1,4 razy. Rodzą się po eksplozji większych gwiazd. Poznajmy lepiej te formacje.
Kiedy eksploduje gwiazda 4-8 razy masywniejsza od Słońca, pozostaje rdzeń o dużej gęstości, który nadal się zapada. Grawitacja naciska na materiał z taką siłą, że protony i elektrony łączą się ze sobą, tworząc neutrony. Tak rodzi się gwiazda neutronowa o dużej gęstości.
Te masywne obiekty mogą osiągnąć średnicę zaledwie 20 km. Aby dać wyobrażenie o gęstości, tylko jedna miarka materiału gwiazdy neutronowej ważyłaby miliard ton. Grawitacja takiego obiektu jest 2 miliardy razy większa niż ziemska, a moc wystarcza do soczewkowania grawitacyjnego, dzięki czemu naukowcy mogą zobaczyć tył gwiazdy.
Wstrząs wywołany eksplozją pozostawia impuls, który powoduje, że gwiazda neutronowa wiruje, osiągając kilka obrotów na sekundę. Chociaż mogą przyspieszyć do 43 000 razy na minutę.
Warstwy graniczne w pobliżu obiektów zwartych
Astrofizyk Walery Suleymanow o pojawieniu się dysków akrecyjnych, wietrze gwiazdowym i materii wokół gwiazd neutronowych:
Wnętrze gwiazd neutronowych
Astrofizyk Siergiej Popow o ekstremalnych stanach materii, składzie gwiazd neutronowych i metodach badania wnętrza:
Kiedy gwiazda neutronowa działa jako część system podwójny, gdzie eksplodowała supernowa, zdjęcie wygląda jeszcze bardziej imponująco. Jeśli druga gwiazda ma mniejszą masę niż Słońce, wówczas wciąga masę towarzysza do „płata Roche’a”. To kulisty obłok materii krążący wokół gwiazdy neutronowej. Jeśli satelita był 10 razy większy od masy Słońca, wówczas transfer masy również jest regulowany, ale nie tak stabilny. Materiał przepływa wzdłuż biegunów magnetycznych, nagrzewa się i wytwarza pulsacje promieniowania rentgenowskiego.
Do 2010 roku odkryto 1800 pulsarów za pomocą detekcji radiowej i 70 za pomocą promieni gamma. Niektóre okazy miały nawet planety.
Rodzaje gwiazd neutronowych
Niektórzy przedstawiciele gwiazd neutronowych mają dżety materii przepływające niemal z prędkością światła. Kiedy przelatują obok nas, migają jak światło latarni. Z tego powodu nazywane są pulsarami.
Końcowy produkt ewolucji gwiazd nazywany jest gwiazdami neutronowymi. Ich rozmiar i waga po prostu zadziwiają wyobraźnię! Ma wielkość do 20 km średnicy, ale waży aż . Gęstość materii w gwieździe neutronowej jest wielokrotnie większa niż gęstość jądra atomowego. Gwiazdy neutronowe pojawiają się podczas wybuchów supernowych.
Większość znanych gwiazd neutronowych waży około 1,44 masy Słońca i jest równa granicy masy Chandrasekhara. Ale teoretycznie możliwe jest, że mogą mieć masę do 2,5. Najcięższy odkryty do tej pory waży 1,88 masy Słońca i nosi nazwę Vele X-1, a drugi o masie 1,97 masy Słońca to PSR J1614-2230. Wraz z dalszym wzrostem gęstości gwiazda zamienia się w kwark.
Pole magnetyczne gwiazd neutronowych jest bardzo silne i sięga 10,12 stopnia G, pole Ziemi wynosi 1 G. Od 1990 roku niektóre gwiazdy neutronowe identyfikowano jako magnetary – są to gwiazdy, których pole magnetyczne znacznie przekracza 10–14 stopni Gaussa. Przy tak krytycznych polach magnetycznych pojawiają się zmiany fizyczne, efekty relatywistyczne (zaginanie światła przez pole magnetyczne) i polaryzacja próżni fizycznej. Przewidziano, a następnie odkryto gwiazdy neutronowe.
Pierwsze założenia przyjęli Walter Baade i Fritz Zwicky w 1933 roku założyli, że gwiazdy neutronowe powstają w wyniku wybuchu supernowej. Według obliczeń promieniowanie tych gwiazd jest bardzo małe, po prostu niemożliwe do wykrycia. Jednak w 1967 roku absolwentka Huisha, Jocelyn Bell, odkryła gwiazdę, która emituje regularne impulsy radiowe.
Impulsy takie uzyskano w wyniku szybkiego obrotu obiektu, ale zwykłe gwiazdy po prostu odleciałyby od tak silnego rotacji i dlatego zdecydowali, że są to gwiazdy neutronowe.
Pulsary w malejącej kolejności prędkości obrotowej:
Ejektor to pulsar radiowy. Niska prędkość obrotowa i silne pole magnetyczne. Taki pulsar ma pole magnetyczne, a gwiazda obraca się z równą prędkością prędkość kątowa. W pewnym momencie prędkość liniowa pola osiąga prędkość światła i zaczyna ją przekraczać. Co więcej, pole dipolowe nie może istnieć, a linie natężenia pola pękają. Poruszając się wzdłuż tych linii, naładowane cząstki docierają do urwiska i odrywają się, w ten sposób opuszczają gwiazdę neutronową i mogą odlecieć na dowolną odległość aż do nieskończoności. Dlatego pulsary te nazywane są wyrzutnikami (oddawać, wyrzucać) - pulsarami radiowymi.
Śmigło, nie ma już tej samej prędkości obrotowej co wyrzutnik, umożliwiającej przyspieszanie cząstek do prędkości poświatowej, więc nie może być pulsarem radiowym. Ale jego prędkość obrotowa jest nadal bardzo duża, materia wychwycona przez pole magnetyczne nie może jeszcze spaść na gwiazdę, to znaczy nie następuje akrecja. Takie gwiazdy są bardzo słabo badane, ponieważ ich obserwacja jest prawie niemożliwa.
Akretor to pulsar rentgenowski. Gwiazda nie obraca się już tak szybko i materia zaczyna opadać na gwiazdę wzdłuż linii pola magnetycznego. Substancja spadając w pobliżu bieguna na stałą powierzchnię, nagrzewa się do dziesiątek milionów stopni, powodując promieniowanie rentgenowskie. Pulsacje powstają w wyniku tego, że gwiazda wciąż się obraca, a ponieważ obszar opadania materii wynosi zaledwie około 100 metrów, plamka ta okresowo znika z pola widzenia.
